Essais des systèmes de mise à la terre: résistance de terre et résistivité du sol sont l'ensemble des mesures sur le terrain qui confirment qu'un système de mise à la terre peut conduire et dissiper le courant de défaut et de foudre assez
vite pour maintenir les tensions de contact et de pas à un niveau sûr et pour permettre aux dispositifs de protection de fonctionner. Il couvre la résistance des électrodes vers la terre lointaine, la résistivité du sol dans lequel les électrodes sont implantées, et la continuité des liaisons équipotentielles qui relient les équipements entre eux.
De bons chiffres sur papier ne signifient rien si les connexions se sont corrodées ou si la nappe phréatique a baissé, ce qui explique pourquoi il s'agit d'un essai périodique et non d'une vérification unique de mise en service.
Un système de mise à la terre remplit trois fonctions: il fournit un chemin à faible impédance pour que les dispositifs de surcourant déclenchent en cas de défaut, il ramène les boîtiers d'équipement à une potentielle proche de la terre pour que les personnes ne soient pas exposées à des tensions dangereuses
et il offre aux surtensions de foudre et de commutation une voie vers la terre. Les trois dépendent d'une valeur de résistance que les ingénieurs ne peuvent pas voir.
Le sol se dessèche, gèle ou est perturbé par des excavations; les électrodes et les colliers enterrés se corrodent; les liaisons amovibles sont parfois retirées lors d'opérations de maintenance et non remplacées. Le test est le seul moyen de connaître l'état réel.
Les pratiques de référence sont décrites dans IEEE Std 81 pour la technique de mesure et IEC 60364-6 pour la vérification d'installation.
L'essai de chute de potentiel est la méthode de référence pour une électrode unique ou un réseau isolé. L'électrode à tester est déconnectée du système.
Une sonde de courant (C) est enfoncée dans le sol à une grande distance, et une sonde de potentiel (P) est déplacée entre elles pendant que l'instrument injecte un courant connu et mesure la tension.
Le tracé de la résistance en fonction de la position de P donne un plateau plat; la résistance de l'électrode se lit sur ce plateau, qui pour un sol uniforme se situe près du point à 62 % de la distance C.
La sonde C doit être suffisamment éloignée pour que les zones d'influence de l'électrode et de la sonde de courant ne se chevauchent pas, souvent 30 à 50 mètres ou plus pour de grands systèmes. C'est la méthode la plus précise mais elle nécessite de l'espace et un accès aux sondes.
Lorsqu'une électrode ne peut pas être déconnectée et fait partie d'un réseau à mise à la terre multiple (neutres du fournisseur, télécoms, ossatures métalliques interconnectées des bâtiments), un testeur à pince est pratique.
La pince induit une tension dans la boucle et mesure le courant résultant, donnant la résistance de boucle, qui est dominée par l'électrode testée lorsque le reste du réseau comporte de nombreux chemins parallèles à faible résistance.
C'est rapide, non intrusif et permet de garder le système sous tension, mais il mesure une boucle, pas une vraie valeur électrode-vers-terre, et peut induire en erreur pour une électrode isolée unique. Utilisez-le pour le contrôle de routine et la méthode de chute de potentiel pour des valeurs définitives.
Lorsqu'une lecture élevée pointe vers un défaut de câble enterré plutôt que vers l'électrode elle‑même, associez le relevé à une localisation de défauts de câbles pour trouver la panne.
La résistivité du sol détermine la conception des électrodes avant toute mise en œuvre. L'array Wenner à quatre piquets utilise quatre piquets également espacés en ligne à un espacement a. Le courant est injecté par les piquets extérieurs et la tension mesurée entre les piquets intérieurs. Lorsque la profondeur des piquets est petite par rapport à a, la résistivité apparente se simplifie en ρ = 2 × π × a × R, où R est la résistance mesurée. Répéter avec des espacements croissants permet de sonder des strates plus profondes, car l'espacement a correspond grossièrement à la profondeur moyennée. La courbe résultante de résistivité en fonction de la profondeur indique au concepteur jusqu'où enfoncer des tiges et si une grille, un puits profond ou une électrode chimique est nécessaire.
| Essai | Ce que cela mesure | But principal |
|---|---|---|
| Chute de potentiel (3 points) | Vraie résistance de l'électrode vers la terre lointaine | Valeur d'acceptation définitive de l'électrode |
| Boucle à pince | Résistance de boucle dans un réseau à mise à la terre multiple | Dépistage rapide de routine, système sous tension |
| Wenner à quatre piquets | Résistivité apparente du sol en fonction de la profondeur | Données pour la conception des électrodes et des réseaux |
| Continuité des liaisons équipotentielles | Résistance des liaisons et des connexions | Confirmer l'intégrité de la liaison équipotentielle |
Les objectifs dépendent de l'installation. Le NEC 250.53(A)(2) exige qu'une électrode réalisée unique (tige, tuyau ou plaque) présentant une lecture supérieure à 25 ohms soit complétée par une deuxième électrode.
La pratique IEEE 142 pour les grands systèmes industriels et commerciaux vise généralement 5 ohms ou moins, et les sites sensibles ou à fort courant spécifient souvent 1 à 5 ohms.
Une résistance plus faible signifie un courant de défaut plus élevé pour une tension donnée, un fonctionnement plus rapide des protections et des tensions de contact plus faibles. Elle favorise aussi une protection différentielle correctement sélective et graduée ( protection contre les défauts à la terre ).
Une faible résistance de terre améliore en outre la performance des dispositifs de protection contre les surtensions (SPD): types et coordination , puisque l'énergie d'une surtension n'est efficacement déroutée que vers une terre de faible impédance.
La résistance de l'électrode ne fait qu'une partie de l'affaire. Les liaisons équipotentielles des équipements, les terminaux principaux de terre et les liaisons doivent présenter une résistance faible et stable afin que l'ensemble de l'installation reste au même potentiel pendant un défaut.
Un micro-ohmmètre ou un testeur de liaison faisant passer un courant défini (généralement 10 A ou plus) vérifie chaque connexion. Cosse desserrée, faces de contact peintes et jonctions corrodées augmentent la résistance et constituent des défauts fréquemment rencontrés sur le terrain.
Les tests de continuité doivent confirmer que l'acier de structure, l'armure des câbles et les masses des boîtiers sont réellement raccordés, et non supposés l'être.
Parce que le sol et les connexions évoluent, les essais de mise à la terre sont répétés selon un calendrier, typiquement annuellement pour les sites critiques et après tout travail électrique majeur ou travaux de terrassement.
Suivre la tendance des résultats au fil du temps vaut mieux que toute lecture isolée: une résistance d'électrode qui augmente lentement signale une corrosion ou un dessèchement du sol avant qu'il ne devienne dangereux.
Enregistrer chaque mesure, la géométrie des sondes, la météo et l'état du sol dans un GMAO permet de conserver un historique auditable. Réservez une démo Fabrico pour voir comment les essais de mise à la terre, les intervalles et les tendances peuvent être planifiés et suivis comme tâches de maintenance récurrentes.
Souvent une fois par an pour les installations critiques et à risque élevé, et après toute excavation, remplacement d'électrode ou modification électrique majeure. Suivez les tendances des lectures afin qu'une augmentation graduelle de la résistance soit détectée tôt plutôt qu'au moment d'une défaillance.
Dans un sol uniforme, la courbe de résistance entre l'électrode et la sonde de courant s'aplatit lorsque les deux zones d'influence ne se chevauchent plus, ce qui se produit près de 62 % de la distance à la sonde de courant. Ce plateau donne la vraie résistance de l'électrode ; si aucune zone plate n'apparaît, la sonde de courant est trop proche.
Cela dépend du code et de l'application. Le NEC exige de compléter une électrode unique dépassant 25 ohms, tandis que la pratique IEEE pour les grands systèmes vise 5 ohms ou moins, les sites sensibles spécifiant 1 à 5 ohms. Plus bas est toujours préférable pour la vitesse de protection et la tension de contact.
Oui, avec un testeur à pince sur un réseau à mise à la terre multiple, qui mesure la résistance de boucle pendant que le système reste sous tension. Pour une valeur définitive d'une électrode isolée, utilisez la méthode de chute de potentiel, qui nécessite la déconnexion.
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